威力斯 杨亚扶 韦任韩
辽宁工程技术大学环境科学与工程学院 辽宁省阜新市 123000
摘要：近年来，由于不加节制的开发利用矿产资源，最后造成了大量的环境问题，其中，矿区周边土壤重金属污染尤为突出，严重威胁了生态环境和人类的健康。本文主要结合阜新海州露天矿区土壤重金属污染情况，提出了植物修复技术的概念及修复机理，并结合植物固化、植物提取和植物修复三种方式展开分析。然后概括了国内矿区土壤重金属植物修复技术研究现状，并展望了其在重金属土壤污染治理方面的研究方向和发展前景。
关键词：矿区土壤；重金属；植物修复技术；超富集植物
我国的资源储备非常丰富，此外，矿山资源的开发和利用，为我国的经济发展起到了极大的推动作用，同时也导致了严重的土壤重金属污染问题。重金属会通过食物链进入人体，对人类的健康造成威胁。而且进入土壤中的重金属很难被降解，其隐蔽性、累积性和不可逆性较为突出，严重影响着植物的生存、人类的健康及社会的发展，为此，需加强对重金属污染土壤的修复。本文主要介绍了植物修复技术，其作为一种新兴的环境友好型修复技术，相比于传统的物理和化学修复技术，具有独特的优势和发展意义，具体内容如下。
1.阜新海州露天矿开采历史及重金属污染现状
阜新的煤矿开采历史较为久远，当地具有较多的煤矿企业。其中，大型露天采煤基地海州露天矿最为著名。作为国家“一五”时期的一个重点项目，海州煤矿也代表了我国当时露天采煤科技的最高水平。当前，由于过量不当的采煤活动，造成了多种灾害隐患，对当地环境带来了不利影响，如地面塌陷、植被破坏、大气污染等，严重威胁了矿区的土地资源及生态环境。为此，需加强对土地的合理利用，并采取有效技术修复和复垦因采矿而破坏的土地。在2005年，海州露天煤矿宣布闭坑破产，留下了世界上最大的废弃人工矿坑。其中，堆积的矿渣中包含有大量的砷、镉等重金属，在雨水的长期冲刷下，会形成包含重金属的酸性废水，对农业生态和人类生存带来严重威胁。为了加快对阜新的转型发展，最为主要的就是改善其生态环境，充分发挥露天坑矿的作用，对其进行复垦和生态修复。鉴于此，本文提出了土壤重金属植物修复技术，具体研究如下。
2.植物修复技术的概念及修复机理
植物修复技术的理论基础为植物忍耐及超量富集某污染物，根据遗传工程培育或自然生长的植物，结合其共存的微生物体系对污染物进行清除，从而达到治理环境的目的。当前植物修复所用的植物包含乔木、灌木、草本及水生植物等。修复介质为沉积物、固相土壤或液相水等。结合重金属污染土壤植物修复技术的机理及作用过程，可将其分为植物固化、植物挥发和植物提取三种类型。
2.1植物固化
植物固化指依靠植物根系的吸收、沉淀和还原作用，将金属污染物转变为低毒形态，从而使其具有较低的移动性和生物有效性，在根系和根际土壤中进行固定，避免其因扩散到地下水和食物链中，而严重威胁环境人类健康。土壤中的重金属在该过程中只是发生了形态上的转变，其含量并未降低。固化污染土壤的植物，对于高含量的污染物，应具有较高的忍耐性，且根系较为发达。
这些植物依靠根系对污染物进行吸收、沉淀和还原，从而降低其活性。
2.2植物挥发
植物挥发指通过微生物或者植物根系分泌的特殊物质转化土壤中的重金属，将其转变为挥发形态，或者植物吸收污染物后，将其转变为气态物质，以此实现对土壤重金属污染的治理。当前研究主要围绕金属元素汞和类金属元素硒进行。该技术应用范围较小，仅限用于可挥发性的重金属，而且还需进一步研究转化后的气态重金属是否会再次污染环境。
2.3植物提取
植物提取又称植物萃取，其研究价值和发展前景较好。植物提取借助植物将土壤中的金属污染物吸收出来，并将其富集在植物地上，处理收获后的植物体，以此来减少土壤中的重金属。适用于污染土壤植物修复的超积累植物应具有以下特征：在较低的污染物浓度中仍具有较高的积累效率；具有较强的抗虫抗病能力；具有较多的生物量和较快的生长速度。
3.国内矿区土壤重金属植物修复技术研究现状
我国对于植物修复技术的研究，当前仍处于初级的探索阶段，缺乏系统性的研究和总结。如龙健、黄昌勇等人对浙江天台铅锌矿区的香根草及其它植物进行了研究，了解了Zn、Cu、Pb等在其中的富集情况，并初步探讨了植物及和土壤元素对重金属的耐受情况。袁敏、铁柏清借助盆栽实验得出高羊茅、黑麦草、紫花苜蓿可生长在纯尾矿污染土壤或处理后的尾矿污染土壤中，借助草坪草和改良措施，可对重金属污染土壤进行修复。丁克强、骆永明研究了苜蓿对重金属Cu和有机物苯并芘符合污染土壤的修复情况。
借助植物吸收法对土壤重金属污染进行治理，由于当前仍未找到合适的植物超富集体，因此需花费较多的时间。近年来，越来越多的学者加强了对这方面的研究，并取得了一定进展，如陈同斌等人通过栽培实验和野外调查得出，砷超富集植物蜈蚣草的羽片含有5070mg/kg的砷，而且蜈蚣草具有较快的生长速度和较强的适应性，分布较广。吴龙华将EDTA施用于营养生长较为旺盛的芥菜中，具有较为明显的作用效果，可大大提升旱地红壤中Cu的活性，提高芥菜根茎Cu的浓度和吸收量，表明EDTA可强化植物修复铜污染土壤的作用效果。
4.展望
当前我国对于重金属污染土壤植物修复技术的研究，仍处于初级的研究和探索阶段，其中还存在在着较多的不足之处，如修复时间长、不适用于高浓度污染治理、有限的重金属超积累植物种类等。此外，还需就如何改善修复效率、缩小修复成本这一问题进行探讨。与传统的工程物理修复方式相比，植物修复技术的使用，不会损坏土壤结构，对环境也不会造成威胁，其应用前景较好。结合我国当前对植物修复技术的研究，今后还需加强相关方面的研究，如研究重金属污染植物修复机理，将超富集植物进行筛选；探讨多种植物联合修复方式；研究植物根际微生物对植物修复技术的影响情况，从而加强植物在土壤重金属污染修复方面的作用；最后还需探讨如何回收利用及处理超富集植物。
参考文献
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